FİZYOLOJİK KAVRAMLAR VE HÜCRE FİZYOLOJİSİ Öğr. Gör. Emine KILIÇ TOPRAK Denizli Sağlık Hizmetleri Meslek Yüksekokulu

Fizyoloji nedir? Canlı vücudunun normal işleyişini, hücre-doku ve organların görevlerini ve karşılıklı ilişkilerini konu edinen bir bilimdir. Çeşitli alt gruplarla ele alınabilir. Bakteri fizyolojisi, hücre fizyolojisi, bitki fizyolojisi ve insan fizyolojisi gibi…

HOMEOSTASİS Homeo ve stazis kelimelerinden oluşmuş olan bu terim değişmez olan, denge halinde olan demektir. İç ortamın belli bir denge durumunda korunması görevi ancak tüm organ ve dokuların işbirliği ile başarılabilir. Her organ ve doku homeostasise katkıda bulunur, aynı zamanda bu denge durumundan yarar sağlarlar

ORGANİZMA EN BASİT DÜZEY Kimyasal Düzey

Hücre: Vücudun temel canlı birimi

Doku Düzeyi

Organ Düzeyi

Sistem Düzeyi Kalp ve dolaşım sistemi Endokrin sistem Sinir sistemi Sindirim sistemi Solunum sistemi Boşaltım sistemi Kas ve iskelet sistemi Üreme sistemi

HÜCRE İki tip hücre vardır: prokaryot ve ökaryot                                                                                  gerçek çekirdek zarları ve membrana bağlı organelleri olmayan, PROKARYOT Belli bir çekirdek yapısına sahiptirler. Çekirdek içinde DNA, RNA, özel çekirdek sıvısı ve çekirdekçik gibi yapılar bulunur. Zarlı ve zarsız organellere sahiplerdir.

ORTAK ÖZELLİKLERİ Tüm vücutta toplam yaklaşık 100 trilyon hücre vardır. Tüm hücreler hücre işlevlerinin gerektirdiği enerjiyi sağlamak için CHO, yağ yada protein yıkım ürünleriyle oksijeni birleştirir. Besinleri enerjiye dönüştüren temel mekanizmalar tüm hücrelerde genel olarak aynıdır. Tüm hücreler kimyasal reaksiyonların son ürünlerini kendilerini çevreleyen sıvıya verirler. Hemen tüm hücrelerin çoğalma yeteneği vardır.

5. Tüm hücreler ekstraselüler sıvının oluşturduğu sabit ortam içinde yaşarlar 6. Sabit ortam, yeterli derişimde su, oksijen, AA, yağ, CHO 7. Ekstraselüler sıvı vücudun iç ortamını (Millien İnterna) oluşturur

HÜCRENİN ORGANİZASYONU Hücreyi oluşturan farklı maddeler topluca protoplazma adını alır. protoplazma temel olarak 5 maddeden oluşur: su (%70-85), elektrolitler, proteinler (%10-20-yapısal proteinler, globüler proteinler (enzim)), lipidler (membran lipidler fosfolipid ve kolesterol, lipidlerin depo formu tg), CHO’lar (glikoprotein yapısaldır, enerji gereksinimi depo-glikojen).

Hücre İskeleti Protein filamentlerinin ilişkisi ile oluşur Hücreyi destekler ve hücre hareketini sağlar Hücre organellerinin hareketini sağlarlar Mikrofilamentler Intermediate filamentler Mikrotubuller Protein polimerleri                                                                           

Hücre filamentleri ve tübüler yapılar: Ribozomlar tarafından sentezlenen öncül proteinlerden sitoplazmada oluşan fibriler proteinler. Sentriyoller de sağlam mikrotubullerden oluşmuştur. Mikrotubullerin temel görevi hücrenin belli bölgelerinde sert fiziksel yapılar halinde hücre iskeletini oluşturmak. Sitoplazma mikrotubullerden dışarı doğru uzanan kollar üzerinde kayarak hareket eder

Hücre Membranı %55 protein, %25 fosfolipid, %13 kolesterol, %4 diğer lipidler, %3 CHO İntegral proteinler lipid tabaka içinde Periferik proteinler yüzeye bağlı                                                                           

Hücre Membranı                                                                           

Sitoplazma Protein, karbonhidrat, yağ, vitamin, mineral, enzim ve su, tuz, HCL gibi organik ve inorganik maddelerden oluşmuştur. Yarı akışkan bir sıvıdır. Sitoplazmanın Görevi Biyokimyasal reaksiyonlar için zemin oluşturmak Organellere yataklık etmek Organellerin hareketini sağlamak Sitozol: Partiküllerin içinde dağıldığı sitoplazmanın berrak sıvı kısmı.

Mitokondri Enerji kaynağı olan ATP sadece mitokondride üretilir “hücrenin enerji santrali“ Sayıları hücrenin enerji gereksinimine göre 100-birkaç bin arasında değişir. Çift tabakalı zar Dış membran İç membran (krista) (ATP üretimi) yüzey alanını genişleterek daha fazla kimyasal reaksiyon İç membran yüzeyi Matrix Mitokondrinin kendine ait DNA, RNA, ETS (elektron taşıma sistemi) ve ribozomu vardır. ETS’ si olduğundan kendi enerjisini üretir. DNA’ sı olduğundan kendini eşleyebilir. Hücre oksijenli solunumu burada gerçekleşir Oksijenli solunumda GLİKOZ oksijenle reaksiyona girerek karbondioksit , su ve 38 ATP açığa çıkar                                                                                              

Endoplazmik Retikulum Kapalı membran ağı ile oluşan sisternalarla sitoplazmadan ayrılır. Tek katlı zarı vardır Hücreyi kompartmanlara böler Nükleus zarı ile ilişkilidir Granüler Endoplazmik retikulum (GER): Dış yüzeyine tutunmuş ribozomlar Protein sentezi Agranüler (Düz) Endoplazmik retikulum (aGER): Ribozomu yoktur. iskelet ve kalp kasında SR olarak Ca depolanması Lipid metabolizması ve steroid hormonların sentezi Yağların absorbsiyonu ve transportu İlaçların, enzimatik detoksifikasyonu Glikojenin glukoza hidrolizi

Golgi Aygıtı Düz veziküllerin üst üste dizilmesi ile oluşur Salgı ve ekzositoz için proteinlerin modifikasyonu, yoğunlaştırılması ve paketlenmesi işlevini yürütür Plazma membranının hareketi Lizozomların üretimi                                                                           

Ribozom Hücrenin protein üretim yeridir. Aminoasitleri birleştirerek protein sentezini gerçekleştirir. Çok küçüktürler Işık mikroskobunda görünmezler Ribozomal RNA nın yoğunlaşması ile çekirdekçikte üretilir Bütün hücrelerde bulunur (virüsler hariç). Sitoplazmada serbest olarak, endoplazmik retikulum üzerinde , mitokondri ve kloraplast içinde bulunur.

Lizozom Lizozomlar: Golgi tarafından oluşturulan veziküler organeller Hücrenin haraplanmış yapılarının, hücreye alınan besin partiküllerinin ve bakterilerin sindirimi Sindirim enzimleri bulunur (asit hidrolazlar) Endositoz ve fagositoz ile hücre içine alınan maddeleri parçalar İşlevini yitirmiş organelleri parçalar Hücre işlevini yitirdiği zaman lizozomlar içeriklerini sitoplazmaya boşaltırlar ve Otoliz gerçekleşir Asidik yapıda Proton pompası nedeniyle düşük pH (5) Primer lizozom – inactive Proton pompası çalışmıyor Sekonder lizozom – active Proton pompası çalışır ve pH yı 5 veya altına düşürür Makrofajlarda, krcde , lökositlerde fazlaca bulunur

Peroksizomlar: Lizozomlara benzerler. 2 önemli farkları vardır: i) Golgide değil, kendilerini çoğaltarak yada aGER’dan tomurcuklanarak oluşurlar. ii) Oksidaz enzimleri içerirler. H2O2 oluşur. Yüksek oksitleme kapasitesine sahiptir. Bol katalaz enzimi içerirler. Katalaz ve oksidazlar hücre içinde zararlı maddeleri oksitleyerek zararsız hale getirirler.

Nukleus En büyük organeldir Hücre içindeki tüm metabolik faaliyetleri kontrol eden beyin gibi bir organeldir İlk kez Robert Brown tarafından 1831 yılında tanımlanmıştır Kalıtsal materyali taşır çift tabakalı membran tarafından etrafında nüklear zarf oluşturulur                                                                            Çekirdekçik Ribozom sentezlemekle görevlidir. Protein sentezi çok olan hücrelerde, çekirdekçik sayısı da artmaktadır. Hücre bölünmesi sırasında eriyerek kaybolur, bölünme tamamlandıktan sonra tekrar oluşur. Nukleolus bir yapı değildir sadece görünür kısımdır

Sentriol Mikrotübüllerin bir araya gelmesi ile oluşurlar Zar yapısına sahip olmayan bir organeldir Genellikle nukleusun kenarında çift halde bulunurlar Mitotik ipliklerin oluşumunu organize ederler Silya ve flagella hareketinde görev alırlar

Silium ve flagella Kamçı hareketi yaparak hücre yüzeyinde madde taşınması Solunum yollarının iç yüzeyinde, uterus tüplerinin iç yüzeyinde bulunur Flagelluma benzer Kontraktil mekanizması aynıdır Sperm flagellumu daha uzundur ve sinusoidal hareket yapar

Mikrovilli

DNA Canlı hücrelerde genetik bilginin saklandığı kromozomal komponent DNA’da saklı olan genetik bilgi, replikasyon kalıtılabilmekte Transkripsiyon olayı ile RNA’ya aktarılır Translasyon olayı ile protein haline çevrilmektedir.

DNA’ nın Özellikleri 1 . Çift iplikten oluşmuştur 2 . Nüklotid zincirleri birbirlerine zayıf Hidrojen bağları ile bağlanmıştır 3 . Merkezdeki bazlardan daima A karşısına T , G karşısına ise C gelir 4. Bir purin bir primidin eşleşmesinmerkezde farklılık gösterir 5 . Kendini eşler.Eşleme sırasında bazları sitoplazmadan alır A T G C T A

DNA transkripsiyon

RNA A U C G Bütün hücrelerde 3 tip RNA vardır. Bunların hepsi DNA tarafından üretilir. DNA’dan farklı olarak tek zincirden yapılıdır ancak nükleotidler burada da dehidrasyon ile oluşur. % 10 Çekirdekte % 90 Sitoplazmadadır m-RNA ,t-RNA ve r-RNA olmak üzere 3tiptir A U DNA’daki genetik bilgiyi bir fonksiyonel proteine dönüştürmekte aracı rol oynayan nükleik asittir RNA molekülü çift sarmallı değil tek zincir şeklindedir; bazen firkete modeli gibi çeşitli modeller oluşturabilir Timin yerine URASİL vardır C G

HÜCRE BÖLÜNMESİ A- MİTOZ BÖLÜNME B- MAYOZ BÖLÜNME Somatik hücrelerde 1-İNTERFAZ EVRESİ 2- ÇEKİRDEK BÖLÜNMESİ - PROFAZ - METAFAZ - ANAFAZ - TELOFAZ 3- SİTOPLAZMA BÖLÜNMESİ (SİTOKİNEZ) B- MAYOZ BÖLÜNME Gonozomlarda MAYOZ I MAYOZ II

MAYOZ VE MİTOZ

HÜCREDE SIVI, ELEKTROLİT DAĞILIMI

Erişkin insan vücudunun %60’ı sıvıdır. Bu sıvının büyük bölümü (%40) hücrelerin içinde bulunur (intrasellüler sıvı-hücre içi sıvı) adı verilir. 1/3’ü ise (%20) hücre dışındaki alandadır (ekstrasellüler sıvı-hücre dışı sıvı). (plazma, interstisyel sıvı ve transselüler sıvı)

% 40 intrasellüler sıvı, 28lt % 60 Su 42lt % 20 ekstrasellüler sıvı,14lt % 5 plazma,3lt %15 interstisyel sıvı,11lt Bir epitelyal membranla çevrili ektrasellüler kompartmandaki sıvıya transsellüler sıvı denir. (Beyin-omurilik sıvısı, intraoküler sıvı, plevral, peritoneal, sinoviyal sıvılar ve sindirim sistemi salgıları tarafından oluşturulur)

Su

Çeşitli dokulara ve yaşa göre su oranı Kan 83,0 Böbrek 82,7 Kalp 79,2 Akciğer 79,0 Dalak 75,8 Kas 75,7 Beyin 74,8 Deri 72,0 Karaciğer 68,3 Kemik 31,0 Yağ 10,0 Tüm vücut 62,0 Yaş Su % 15 günlük embriyo 92 30 günlük embriyo 80 Yenidoğan 77 9 günlük 76 14 günlük 73 3 aylık 66 10-18 yaş 59 18-40 yaş 61 40-60 yaş 55 60 yaş üstü 52

Günlük Su Alımı İçilen sıvılar 2100 ml/gün Metabolizma 200 ml/gün Toplam 2300 ml/gün Günlük Su Atılımı Deri 350 ml/gün Akciğer 350 ml/gün Terleme 100 ml/gün Dışkı 100 ml/gün İdrar 1400 ml/gün Toplam 2300 ml/gün

Gastrointestinal Sistemdeki Günlük Su Alışverişi Ağızdan alınan 2000 ml Endojen sekresyonlar Tükrük bezleri 1500 ml Mide 2500 ml Safra 500 ml Pankreas 1500 ml Barsak 1000 ml Alınan Toplam Miktar 9000 ml

Geri Emilim Dışkı ile denge 200 ml Jejenum 5500 ml İleum 2000 ml Kolon 1300 ml Dışkı ile denge 200 ml 9000 ml

Sıvı hareketleri Plazma Starling Osmosis Kuvvetleri Interstisiyel Intraselüler Starling Kuvvetleri Osmosis Osmosis

SIVI DAĞILIMINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER ELEKTROLİTLER Vücutta en çok sodyum ve potasyum vardır. Extrasellüler sıvı hacmini en çok etkileyen iyon sodyumdur. BÜYÜK MOLEKÜLLÜ ORGANİK MADDELER Proteinler, lipidler; kapiller membranı aşamaz ve damar içinde kalır. Burada oluşturdukları osmotik çekim gücüne onkotik basınç denir. KÜÇÜK MOLEKÜLLÜ ORGANİK MADDELER Glikoz, üre, amino asitler; membranları kolay geçer ve suyun dağılımını çok etkilemezler.

Hücre dışı Na 142 mEq/lt K 4 meq/lt Ca 5 mEq/lt Cl 103 mEq/lt glukoz 90 mg/dl aminoasit 30 mg/dl Hücre içi 14 mEq/lt 140 mEq/lt <1 mEq/lt 4 mEq/lt 5 mg/dl 200 mg/dl Hücre içinde başlıca K+, Amino asitler, Mg, Fosfatlar ve proteinler fazla Hücre dışında ise; Na+, Ca+ , Cl-, Glikoz daha fazladır.

Vücut sıvılarının iyon bileşimleri Konsantrasyon birimi : mEq/L Ekstraselüler Sıvı Intraselüler Sıvı Katyonlar Anyonlar Na+ 155 Cl 112 HCO3 24 Ca2+ Protein-- K+ 135 Fosfat ve Organik Anyonlar Mg2+

Sıvıların Ölçümü Direkt ölçüm olanağı olmadığı için indikatör-seyreltme tekniklerinden yararlanılır. Ölçüm yapılacak kompartmana bir madde verilerek, alınan örneklerde o maddenin konsantrasyonu ölçülür; V = Q / C V = kompartman hacmi Q = verilen madde miktarı C = kompartmandaki dağılım (konsantrasyon)

Osmotik Basınç: Suyu dilüe solusyonlardan konsantre solusyonlara doğru itmeye çalışan güce osmotik basınç denir. plazma ve interstisyel sıvının kendilerini ayıran kapiller endotel boyunca uyguladıkları osmotik basınç kolloid osmotik basınç ( onkotik basınç) tır.

Osmol:Bir çözeltideki partiküllerin toplam sayısı osmol terimi ile ifade edilir. 1osm 1 mol katı partiküle eşittir. 1mol glikoz 1osm/lt 1mol NaCl 2 osm/lt Osmolalite: Bir eriyikteki maddelerin sayısal konsantrasyonunu osmol/kg olarak ifade edilmesine denir. Osmolarite: Bir eriyikteki maddelerin sayısal konsantrasyonunu osmol/litre olarak ifade edilmesine denir.

İzotonik solusyon: Hücre içi ile aynı madde konsantrasyonuna sahip sıvılara denir (300mOsm/L geçemeyen madde kon.). Hipotonik solusyon: Madde konsantrasyonu hücre içinden daha az olan sıvılar (300mOsm/L geçemeyen madde kon. daha az) Hipertonik solusyon: Hücre içinden daha yüksek madde konsantrasyonuna sahip sıvılar (300mOsm/L geçemeyen madde kon. daha fazla) İzosmotik Hiperosmotik Hipoosmotik

Karbonhidratlar Bir hücrenin kuru ağırlığını % 3’ünü oluştururlar. Karbon, hidrojen ve oksijen atomlarından oluşurlar (glikoz- C6H12O6). Hücrelerin en önemli enerji kaynaklarıdır Monosakkaritler Disakkaritler Polisakkaritler

Yağlar Bir hücrenin kuru ağırlığının % 40’nı oluştururlar. Karbon ve hidrojenden oluşurlar. Genelllikle suda çözünmezler. Uzun süreli enerji kaynağıdırlar. Hücrenin yapısal komponentlerinde yer alırlar. Hormonların yapısında bulunurlar Trigliseritler Fosfolipitler Steroidler

Proteinler ve Amino asitler Bir hücrenin kuru ağırlığının yaklaşık % 50 – 60’ nı oluştururlar. Aminoasitlerden oluşurlar Yapısal proteinler ve enzimler olarak iki fonksiyonel grupta incelenirler Amino asitler DNA RNA (mRNA, tRNA ve rRNA)

MEMBRAN TRANSPORT MEKANİZMALARI

Hücre zarından madde taşınması Enerji kullanarak Aktif Transport Enerji kullanmadan Difüzyon Primer Sekonder Basit Difüzyon, (pasif transport) filtrasyon Kolaylaştırılmış transport

HÜCRELERİN İŞLEVSEL SİSTEMLERİ DİFÜZYON: Madde moleküllerinin rastgele hareketlerle membrandaki porlardan yada yağda eriyen maddeler için lipid matriksten hücre içine girmesidir. AKTİF TRANSPORT: Bir maddenin membranı boydan boya geçen protein taşıyıcı tarafından taşınmasıdır (enerji harcanır). ENDOSİTOZ: Hücre membranındaki özelleşmiş bir yolla büyük partiküllerin hücre içine alınması a)Pinositoz: Hücre dışı sıvı içeren çok küçük veziküllerin hücre içine alınması (enerji harcanır). b)Fagositoz: Bakteri, hücre yada doku yıkımı sonucu oluşan parçalar gibi büyük partiküllerin hücre içine alınması. Yalnızca belli hücreler fagositoz yapabilirler. (Doku makrofajları, bazı akyuvarlar) EKZOSİTOZ: X Endositoz

DİFÜZYON: Moleküllerin bir sıvıdan yada gazdan diğerine sürekli hareketine difüzyon denir.

Bir kaba aynı maddenin ayrı yoğunluktaki solüsyonları konduğunda, moleküller çok yoğun oldukları bölgeden az yoğun yere doğru dağılarak konsantrasyonu eşitler.

Difüzyonun yönü difüzyonda hareket tek yönlü değildir iki yöne doğru olan difüzyon akımları arasındaki fark net geçişi verir

Difüzyonu Etkileyen Faktörler Konsantrasyon farkı Gaz yada sıvı oluşu : Gazlar daha hızlıdır. Isı, Isı arttıkça difüzyon artar. Moleküllerin büyüklüğü: Küçük daha hızlı. Difüzyon alanı: Alan arttıkça hız da artar. Membran kalınlığı Difüzyon mesafesi: Mesafe arttıkça hız azalır.

Net difüzyon

Hücre Membranından Difüzyon Basit difüzyon Kolaylaştırılmış difüzyon Basit Difüzyon: 1. Çift katlı lipid tabakanın aralıklarından Maddenin lipiddeki eriyebilirliği o maddenin lipiddeki difüzyon hızını belirler. O2, CO2, Azot ve Alkol 2. Su dolu protein kanallarından Su Lipidde erimeyen maddeler (yeteri kadar küçük iseler) protein kanallarından membranı geçebilirler

Kolaylaştırılmış Difüzyon: Taşıyıcı aracılığıyla difüzyon. Örn Kolaylaştırılmış Difüzyon: Taşıyıcı aracılığıyla difüzyon. Örn. Glikoz, amino asitler

Kanalların sınıflanması: Protein kanallarından Difüzyon Protein kanalları seçici geçirgendirler Na kanalları, K kanalları Kanalların çoğu kapılarla açılır kapanırlar Blokerleri:kanal spesifik ilaçlar Kanal kapıları devamlı açık değildir. Kanalların sınıflanması: Ligand-kapılı kanallar Voltage-kapılı kanallar

OSMOZ: Suyun konsantrasyon farkından doğan net hareketine osmoz denir

Osmotik basınç: Osmoz sırasında ortaya çıkan basınç, seçici geçirgen zarın iki tarafı arasındaki, çözeltilerin zardan geçemeyen parçacıklarının konsantrasyon farkı ve mutlak sıcaklık ile doğru orantılıdır. p= CRT Osmotik basıncın belirlenmesinde osmotik parçacıkların sayısının önemi vardır k=mv2/2 Gaz sabitesi sıcaklık Madde yoğunluğu

Filtrasyon Mekanik basınç etkisiyle madde geçişidir Kapillerlerin arteryel uçlarındaki basınç, interstisyel sıvı basınçlarına üstün gelerek eriyikler filtre edilir

AKTİF TRANSPORT Bir hücre membranında molekül ve iyonları konsantrasyon gradyanına hareketine aktif transport denir.

AKTİF TRANSPORT Primer aktif transport Enerji ATP veya yüksek enerjili fosfat bileşiklerinden sağlanır Sekonder aktif transport primer ile membranın iki tarafında iyonik konsantrasyon farkı şeklinde depolanmış kaynaklardan ikincil olarak üretilir.

Primer aktif transportla taşınanlar: Na, K, H, Ca, Cl ve az sayıda başka iyonlar

Sekonder aktif taşıma: Ko-transport Örn. glikoz ve aa.lerin Na’la taşınması

Counter –transport ( zıt taşıma): Aynı transport proteinine bağlanarak maddelerin biri hücre dışına, diğeri hücre içine taşına bilir.

simport - antiport taşınım sekonder aktif transport ile taşınan madde sodyum iyonları ile aynı yönde taşınıyorsa simport (sodyum co-transportu), ters yönde taşınıyorsa antiport (sodyum counter-transportu) olarak anılır kural olarak transport mutlaka konsantrasyon gradyentine zıt yöndedir

Na+-Ca+2 zıt transport proteini

Eksositoz

Endositoz vezikül

Endositoz vezikül

Teşekkür Ederim